石墨烯的声子热学性质研究*

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叶振强, 曹炳阳, 过增元. 2014: 石墨烯的声子热学性质研究*, 物理学报, null(15): 154704. doi: 10.7498/aps.63.154704
引用本文: 叶振强, 曹炳阳, 过增元. 2014: 石墨烯的声子热学性质研究*, 物理学报, null(15): 154704. doi: 10.7498/aps.63.154704
Ye Zhen-Qiang, Cao Bing-Yang, Guo Zeng-Yuan. 2014: Study on thermal characteristics of phonons in graphene, Acta Physica Sinica, null(15): 154704. doi: 10.7498/aps.63.154704
Citation: Ye Zhen-Qiang, Cao Bing-Yang, Guo Zeng-Yuan. 2014: Study on thermal characteristics of phonons in graphene, Acta Physica Sinica, null(15): 154704. doi: 10.7498/aps.63.154704

石墨烯的声子热学性质研究*

Study on thermal characteristics of phonons in graphene

  • 摘要: 声子是石墨烯导热过程中的主要载体,而声子的弛豫时间又是其中最基本、最重要的物理量.本文采用简正模式分解法研究了石墨烯声子的弛豫时间,并且借此分析了不同声子在导热过程中的贡献.该方法通过平衡分子动力学模拟实现,首先通过模拟得到单个声子的能量自相关函数衰减曲线,并进一步采用拟合和积分两种方法得到单个声子的弛豫时间.然后,研究了弛豫时间与波矢、频率和温度的关系.结果发现,弛豫时间随波矢的变化与对应的色散关系相近,弛豫时间与频率和温度的关系符合理论模型:1/τ=νnT m,其中声学支的n为1.56,而光学支结果较为发散,指数m对于不同声子支结果略有不同.最后,还研究了不同频率声子对导热的贡献,发现低频声子在态密度上占有绝对优势,并且其弛豫时间整体高于高频声子,所以低频声子对导热的贡献占据主导地位.
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出版历程
  • 刊出日期:  2014-08-15

石墨烯的声子热学性质研究*

  • 清华大学工程力学系,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京 100084

摘要: 声子是石墨烯导热过程中的主要载体,而声子的弛豫时间又是其中最基本、最重要的物理量.本文采用简正模式分解法研究了石墨烯声子的弛豫时间,并且借此分析了不同声子在导热过程中的贡献.该方法通过平衡分子动力学模拟实现,首先通过模拟得到单个声子的能量自相关函数衰减曲线,并进一步采用拟合和积分两种方法得到单个声子的弛豫时间.然后,研究了弛豫时间与波矢、频率和温度的关系.结果发现,弛豫时间随波矢的变化与对应的色散关系相近,弛豫时间与频率和温度的关系符合理论模型:1/τ=νnT m,其中声学支的n为1.56,而光学支结果较为发散,指数m对于不同声子支结果略有不同.最后,还研究了不同频率声子对导热的贡献,发现低频声子在态密度上占有绝对优势,并且其弛豫时间整体高于高频声子,所以低频声子对导热的贡献占据主导地位.

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